CN217443447U - 一种基于频谱仪与跟踪源的矢量网络分析装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于频谱仪与跟踪源的矢量网络分析装置，属于网络分析技术领域。本实用新型一种基于频谱仪与跟踪源的矢量网络分析装置，包括频谱仪模块和跟踪源模块，频谱仪模块的CLK OUT接口直接接入跟踪源模块的CLK IN接口；二者之间还通过通道切换单元进行连接；通道切换单元同时连接第一测量接口和第二测量接口；通道切换单元中设置多个切换开关，通过切换开关切换电路的不同通道。本实用新型通过单一接收机的方式实现快捷的矢量网络分析指标测试，简化了装置电路，降低了成本，且使得硬件设备体积减小。

Description

一种基于频谱仪与跟踪源的矢量网络分析装置

技术领域

本实用新型涉及网络分析技术领域，更具体地说，涉及一种基于频谱仪与跟踪源的矢量网络分析装置。

背景技术

电磁波作为信息的传播载体，广泛应用于通讯、遥感、空间探测、军事应用、科学研究等领域。微波射频通信设备研发需求也与日俱增，对其产品检测的要求也越来越高。因此迫切需要研制出高质量的微波网络参数的测量仪器，以满足人们生产和科研的需求。网络分析仪作为一种典型的测量仪器，在射频和微波测量中获得了大量的应用。然而由于目前的专用网络分析仪价格昂贵，不适合一些低端的测量需求。故此，开发出一种有较好复用性、成本更低，且能满足常见的低端测量要求的网络分析装置无疑是具有重要实际意义的。

网络分析仪通常在高频测量时使用，其被用来测量线性电路的微波网络S参数，即传输和反射特性，而这些参数都是矢量的。

国内外经过长期发展，目前从原理上有多接收机方案与单接收机方案。通用商业矢网多接收机方案，算法处理相对简单，设备内部硬件对测量结果影响小。然而，测量通道数越多，需要的接收机与混频电路越多，既对硬件一致性有很高的要求，又使整个装置成本较高。通用商业矢网主要有以下缺点：1、研发周期长，更新换代速度慢；2、电路复杂，硬件成本高；3、硬件体积大，设备重；4、维护使用成本高，对维护人员的技术水平要求高。

发明内容

1.实用新型要解决的技术问题

鉴于传统的矢量网络分析装置需要多接收机，导致其电路复杂，硬件成本高且体积大的问题，本实用新型的一种基于频谱仪与跟踪源的矢量网络分析装置，通过单一接收机的方式实现快捷的矢量网络分析指标测试，简化了装置电路，降低了成本，且使得硬件设备体积减小。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种基于频谱仪与跟踪源的矢量网络分析装置，包括频谱仪模块和跟踪源模块，频谱仪模块的CLK OUT接口直接接入跟踪源模块的CLK IN接口；二者之间还通过通道切换单元进行连接；通道切换单元同时连接第一测量接口和第二测量接口；通道切换单元中设置多个切换开关，通过切换开关切换电路的不同通道。

更进一步地，所述的通道切换单元中设置三个切换开关，跟踪源模块的OUT接口依次连接第一开关、第二开关和第三开关，再接入频谱仪模块的IN接口。

更进一步地，所述的三个切换开关均设置有三个节点，第一开关的a1节点与跟踪源模块的OUT接口连接，b1节点连接第一测量接口，c1节点连接第二开关的b2节点；第二开关的a2节点连接第三开关的b3节点，c2节点连接第一测量接口；所述的第三开关的a3节点连接到频谱仪模块的IN接口，c3接口与第二测量接口连接。

更进一步地，所述的通道切换单元与第一测量接口之间还设置有定向耦合单元，该单元包括一个定向耦合器。

更进一步地，所述的定向耦合器将第一开关b1节点与第二开关c2节点连接，共同接入第一测量接口；定向耦合器四个端点分别连接第一开关b1节点、第一测量接口、第二开关c2节点和电阻，电阻接地。

更进一步地，所述的跟踪源模块的OUT接口、第一开关a1节点、第一开关b1节点、定向耦合器和第一测量接口形成信号输出通道。

更进一步地，所述的跟踪源模块的OUT接口、第一开关a1节点、第一开关c1节点、第二开关b2节点、第二开关a2节点、第三开关b3节点、第三开关a3节点和频谱仪模块的IN接口形成参考通道。

更进一步地，所述的第一测量接口、定向耦合器、第二开关c2节点、第二开关a2节点、第三开关b3节点、第三开关a3节点和频谱仪模块的IN接口形成第一端口反射通道。

更进一步地，所述的第二测量接口、第三开关c3节点、第三开关a3节点和频谱仪模块的IN接口形成第二端口输入通道。

更进一步地，所述的频谱仪模块还与触摸显示模块电连接。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果：

(1)本实用新型的一种基于频谱仪与跟踪源的矢量网络分析装置，利用频谱仪作为单接收机模块，大幅地简化了装置的电路，单接收机的设计，使得装置只需要一个混频单元，即可对矢量网络进行分析，大幅度的降低了设备成本，同时使得维护成本降低，能够满足常见的低端测量要求。

(2)本实用新型的一种基于频谱仪与跟踪源的矢量网络分析装置，通过在通道切换单元中设置多个切换开关，利用不同的开关接入点，使得装置能够完成不同种类的矢量网络的测量，除常规测量反射系数S11和传输系数S21外，还可实现TDR阻抗测量和传输线眼图等测量。

附图说明

图1为一种小型化线缆及射频端口测量装置的示意图。

示意图中的标号说明：

1、触摸显示模块；2、频谱仪模块；3、跟踪源模块；4、通道切换单元；41、第一开关；42、第二开关；43、第三开关；5、定向耦合单元；51、电阻；52、定向耦合器；6、第一测量接口；7、第二测量接口；8、信号输出通道；9、参考通道；10、第一端口反射通道；11、第二端口输入通道。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。

实施例

结合图1，本实施例的一种基于频谱仪与跟踪源的矢量网络分析装置，包括频谱仪模块2和跟踪源模块3，频谱仪模块2的CLK OUT接口直接接入跟踪源模块3的CLK IN接口；二者之间还通过通道切换单元4进行连接；频谱仪模块2还与触摸显示模块1电连接。通道切换单元4同时连接第一测量接口6和第二测量接口7；通道切换单元4中设置多个切换开关，通过切换开关切换电路的不同通道。具体地，本实施例中，所述的通道切换单元4中设置三个切换开关，跟踪源模块3的OUT接口依次连接第一开关41、第二开关42和第三开关43，再接入频谱仪模块2的IN接口。三个切换开关均设置有三个节点，第一开关41的a1节点与跟踪源模块3的OUT接口连接，b1节点连接第一测量接口6，c1节点连接第二开关42的b2节点；第二开关42的a2节点连接第三开关43的b3节点，c2节点连接第一测量接口6；所述的第三开关43的a3节点连接到频谱仪模块2的IN接口，c3接口与第二测量接口7连接。

本实施例中，通道切换单元4与第一测量接口6之间还设置有定向耦合单元5，该单元包括一个定向耦合器52。定向耦合器52将第一开关41b1节点与第二开关42c2节点连接，共同接入第一测量接口6；定向耦合器52四个端点分别连接第一开关41b1节点、第一测量接口6、第二开关42c2节点和电阻51，电阻51接地。

在本实施例中，共有4条通道：

1、信号输出通道8：跟踪源模块3的OUT接口、第一开关41a1节点、第一开关41b1节点、定向耦合器52和第一测量接口6形成信号输出通道8。

2、参考通道9：跟踪源模块3的OUT接口、第一开关41a1节点、第一开关41c1节点、第二开关42b2节点、第二开关42a2节点、第三开关43b3节点、第三开关43a3节点和频谱仪模块2的IN接口形成参考通道9。

3、第一端口反射通道10：第一测量接口6、定向耦合器52、第二开关42c2节点、第二开关42a2节点、第三开关43b3节点、第三开关43a3节点和频谱仪模块2的IN接口形成第一端口反射通道10。

4、第二端口输入通道11：第二测量接口7、第三开关43c3节点、第三开关43a3节点和频谱仪模块2的IN接口形成第二端口输入通道11。

本实施例中，跟踪源模块3用于发射宽带射频信号，能够输出9KHz-6000MHz的宽带信号，最小步进为1KHz。频谱仪模块2用于控制跟踪源模块3的信号输出频率及对输入的射频信号进行分析计算，得到测量结果，并发送给触摸显示模块1进行结果显示。所述的第一测量接口6是进行S11测量的硬件连接口，同时也是射频信号的输出口；第二测量接口7是进行S21测量的硬件连接口，同时也是射频信号的输入口。定向耦合单元5用于获取第一测量接口6反射输入功率。

本实施例利用触摸显示模块1通过频谱仪模块2的数据解析与转发，对跟踪源模块3发送的射频信号包括起始频率、终止频率、扫描点数，扫描间隔时间等参数设定，以及对通道切换单元4进行射频信号选通控制，一般起始频率与终止频率的设置范围为1MHz-6000MHz，起始频率要小于终止频率，扫描间隔时间设置范围为0.02s-10s，步进设置范围为1KHz-10MHz。

本实施例在S11测量模式下，跟踪源模块3发送的宽带扫频信号通过通道切换单元4经参考通道9路径进入频谱仪模块2，第一测量接口6的输出信号通过信号输出通道8路径输出信号，反射信号经第一端口反射通道10路径进入频谱仪模块2，实现S11参数的测量。

本实施例在S21测量模式下，跟踪源模块3经参考通道9路径进入频谱仪模块2，第一测量接口6的输出信号通过信号输出通道8路径输出信号，反射信号经第一端口反射通道10路径进入频谱仪模块2；第二测量接口7的输入信号第二端口输入通道11路径进入频谱仪模块2，实现S21参数的测量。

本实施例的测量速度快，可达500点/秒；装置的测量频率范围广，测量范围取决与频谱仪及其配套的跟踪源的频率工作范围；设备重复利用率高，用跟踪源作为矢量网络分析仪的信号源输出，用频谱仪作为矢量网络分析仪信号输入的接收机，只需外加少量电路即可实现单方向矢量网络分析的测量功能；装置测量种类多，既能测量待测件单端口的反射系数S11、SMITH图和TDR时域图，又能获取待测双端口待测件的传输系数S21和眼图。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于频谱仪与跟踪源的矢量网络分析装置，其特征在于：包括频谱仪模块(2)和跟踪源模块(3)，频谱仪模块(2)的CLK OUT接口直接接入跟踪源模块(3)的CLK IN接口；二者之间还通过通道切换单元(4)进行连接；通道切换单元(4)同时连接第一测量接口(6)和第二测量接口(7)；通道切换单元(4)中设置多个切换开关，通过切换开关切换电路的不同通道。

2.根据权利要求1所述的一种基于频谱仪与跟踪源的矢量网络分析装置，其特征在于：所述的通道切换单元(4)中设置三个切换开关，跟踪源模块(3)的OUT接口依次连接第一开关(41)、第二开关(42)和第三开关(43)，再接入频谱仪模块(2)的IN接口。

3.根据权利要求2所述的一种基于频谱仪与跟踪源的矢量网络分析装置，其特征在于：所述的三个切换开关均设置有三个节点，第一开关(41)的a1节点与跟踪源模块(3)的OUT接口连接，b1节点连接第一测量接口(6)，c1节点连接第二开关(42)的b2节点；第二开关(42)的a2节点连接第三开关(43)的b3节点，c2节点连接第一测量接口(6)；所述的第三开关(43)的a3节点连接到频谱仪模块(2)的IN接口，c3接口与第二测量接口(7)连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于频谱仪与跟踪源的矢量网络分析装置，其特征在于：所述的通道切换单元(4)与第一测量接口(6)之间还设置有定向耦合单元(5)，该单元包括一个定向耦合器(52)。

5.根据权利要求4所述的一种基于频谱仪与跟踪源的矢量网络分析装置，其特征在于：所述的定向耦合器(52)将第一开关(41)b1节点与第二开关(42)c2节点连接，共同接入第一测量接口(6)；定向耦合器(52)四个端点分别连接第一开关(41)b1节点、第一测量接口(6)、第二开关(42)c2节点和电阻(51)，电阻(51)接地。

6.根据权利要求5所述的一种基于频谱仪与跟踪源的矢量网络分析装置，其特征在于：所述的跟踪源模块(3)的OUT接口、第一开关(41)a1节点、第一开关(41)b1节点、定向耦合器(52)和第一测量接口(6)形成信号输出通道(8)。

7.根据权利要求6所述的一种基于频谱仪与跟踪源的矢量网络分析装置，其特征在于：所述的跟踪源模块(3)的OUT接口、第一开关(41)a1节点、第一开关(41)c1节点、第二开关(42)b2节点、第二开关(42)a2节点、第三开关(43)b3节点、第三开关(43)a3节点和频谱仪模块(2)的IN接口形成参考通道(9)。

8.根据权利要求7所述的一种基于频谱仪与跟踪源的矢量网络分析装置，其特征在于：所述的第一测量接口(6)、定向耦合器(52)、第二开关(42)c2节点、第二开关(42)a2节点、第三开关(43)b3节点、第三开关(43)a3节点和频谱仪模块(2)的IN接口形成第一端口反射通道(10)。

9.根据权利要求7或8所述的一种基于频谱仪与跟踪源的矢量网络分析装置，其特征在于：所述的第二测量接口(7)、第三开关(43)c3节点、第三开关(43)a3节点和频谱仪模块(2)的IN接口形成第二端口输入通道(11)。

10.根据权利要求9所述的一种基于频谱仪与跟踪源的矢量网络分析装置，其特征在于：所述的频谱仪模块(2)还与触摸显示模块(1)电连接。

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